ماهي الرابطة باي في الكيمياء
روابط من نوع باي توجد في الرابطة الثلاثية
الكيمياء عبارة عن رابطة كيميائية بين ذرتين تتضمن ستة إلكترونات مرتبطة بدلاً من الاثنين المعتاد في رابطة تساهمية واحدة.
والروابط الثلاثية أقوى من الروابط الفردية أو المزدوجة ، مع ترتيب السندات من ثلاثة، ويمكن العثور على الرابطة الثلاثية الأكثر شيوعًا ، بين ذرتين من الكربون ، في الألكينات.
والمجموعات الوظيفية الأخرى التي تحتوي على رابطة ثلاثية هي السيانيد والأيزوسيانيد، وبعض الجزيئات ثنائية الذرة ، مثل ثنائي النيتروجين وأول أكسيد الكربون ، هي أيضًا روابط ثلاثية،
وفي الصيغ الهيكلية ، يتم رسم الرابطة الثلاثية على شكل ثلاثة خطوط متوازية (≡) بين الذرتين المتصلتين. [1]
عادة ما تكون روابط Pi أضعف من روابط سيجما، لأن الرابطة المزدوجة C-C ، المكونة من رابطة سيجما واحدة ورابطة باي واحدة ، ولها طاقة رابطة أقل من ضعف طاقة الرابطة أحادية الكربون ، مما يشير إلى أن الاستقرار الذي تضيفه رابطة باي أقل من استقرار رابطة سيجما.
من منظور ميكانيكا الكم ، يتم تفسير ضعف هذه الرابطة من خلال تداخل أقل بكثير بين مدارات المكون p بسبب اتجاهها المتوازي، ويتناقض هذا مع روابط سيجما التي تشكل مدارات الترابط مباشرة بين نوى ذرات الترابط ، مما يؤدي إلى تداخل أكبر ورابطة سيجما قوية، وتنتج روابط Pi عن تداخل المدارات الذرية التي تتلامس من خلال منطقتين من التداخل. [2]
أما
روابط Pi
هي روابط منتشرة أكثر من روابط سيجما، ويشار أحيانًا إلى الإلكترونات الموجودة في روابط pi باسم إلكترونات pi، ولا يمكن للشظايا الجزيئية المرتبطة برابطة pi أن تدور حول تلك الرابطة دون كسر رابطة pi ، لأن الدوران يتضمن تدمير الاتجاه الموازي لمدارات p المكونة.
أما بالنسبة للجزيئات ثنائية الذرة متجانسة النواة ، فإن المدارات الجزيئية الرابطة لها مستوى عقدي واحد فقط يمر عبر الذرات المترابطة ، ولا توجد طائرات عقدية بين الذرات المترابطة، ويتم تعريف المدار الجزيئي المقابل المضاد ، أو المدار الجزيئي * (“pi-star”) ، من خلال وجود مستوى عقدي إضافي بين هاتين الذرتين المترابطتين. [3]
ما هي Pi Bonds
روابط Pi هي روابط كيميائية من تنتمي إلى
الروابط التساهمية
وتنطوي على التداخل الجانبي بين فصين من مدار ذري مع فصين من مدار ذري آخر ينتمي إلى ذرة مختلفة، وغالبًا ما تكتب روابط Pi كـ “𝛑 bonds” ، حيث يشير الحرف اليوناني “𝛑” إلى التماثل المماثل لرابطة pi والمدار p.
ويشترك المداريان المرتبطان في نفس المستوى العقدي الذي تكون فيه كثافة الإلكترون صفراً، ويمر هذا المستوى عبر نوى الذرتين المترابطتين وهو أيضًا المستوى العقدي للمدار الجزيئي المقابل لرابطة pi. يرد أدناه توضيح يوضح تداخل مداري p مختلفين من أجل تكوين رابطة. [4]
عادةً ما تتضمن الرابطة pi المدارات p، ومع ذلك فإن المدارات d لديها أيضًا القدرة على المشاركة في الترابط ويمكن العثور على هذه الأنواع من الروابط التي تتضمن مدارات d في الروابط المتعددة المكونة بين معدنين.
أمثلة على Pi Bonding
الترابط في الإيثين (C2H4) غالبًا ما يُعتبر الإيثين أبسط ألكين لأنه يحتوي على ذرتين كربون فقط (مرتبطان ببعضهما البعض) وأربع ذرات هيدروجين.
أما التكوين الإلكتروني للكربون هو 1s22s22p2. ومع ذلك ، في حالة الإثارة ، يتم ترقية الإلكترون من المدار 2s إلى المدار 2p.
يحدث هذا الترويج لزوج وحيد من إلكترونات 2s عندما ينقل فوتون له طول موجي معين الطاقة إلى الإلكترون 2s ، مما يتيح القفز إلى المدار 2p، ولا يتطلب هذا الترويج الكثير من الطاقة نظرًا لأن فجوة الطاقة بين المدار 2s و 2 p صغيرة جدًا.
الآن ، تخضع ذرات الكربون المثارة لتهجين sp2 لتشكيل مدار جزيئي مهجن sp2 (والذي يتكون من مدار واحد “s” ومداري “p”). تشكل الكربونات المهجنة sp2 الآن ثلاث روابط سيجما ورابطة باي واحدة ، كما هو موضح أدناه. [5]
بي بوند في إيثين
يتكون المدار المهجن sp في ذرة الكربون من إلكترون 2s ، وإلكترون 2 بكسل ، وإلكترون 2py، ويمكن أن تشكل ما مجموعه ثلاث روابط سيجما. تشكل الإلكترونات 2pz لذرات الكربون الآن رابطة pi مع بعضها البعض.
وهكذا ، فإن كل ذرة كربون في جزيء الإيثين تشارك في ثلاث روابط سيجما ورابطة باي واحدة. الترابط في Ethyne (C2H2) الإيثين هو أبسط ألكين حيث ترتبط كل ذرة كربون منفردة بذرة هيدروجين واحدة وترتبط ثلاثياً بذرة الكربون الأخرى.
وتتشكل هذه الروابط عندما تقوم فوتونات ذات طول موجي معين بنقل الطاقة إلى الإلكترون 2s ، مما يمكنها من القفز إلى مدار 2pz.
الآن ، يخضع المداري 2s والمداري 2p للتهجين لتشكيل مدار sp مهجن. يحتوي هذا المدار على الإلكترون 2s والإلكترون 2 بكسل. تشكل الإلكترونات 2py و 2 pz لذرات الكربون الآن روابط pi مع بعضها البعض ، كما هو موضح أدناه. [6]
ويوضح الشكل أدناه روابط سيجما و باي في جزيء إيثيلين (C_2H_4C 2 ح 4 )، حيث لاحظ أن كل رابطة واحدة تتكون من رابطة سيجما واحدة ، وأن الرابطة المزدوجة تتكون من رابطة سيجما واحدة ورابطة بي واحدة.
وبالمثل ، تتكون الرابطة الثلاثية من سندات سيجما واحدة وسندات ثنائية. لاحظ أيضًا كيف تتشكل روابط سيجما بين الذرات ، وكيف تتشكل روابط pi فوق أو أسفل أو بجانب رابطة سيجما وبشكل عام ، فإن تداخل المدارات الذرية nn سيخلق مدارات جزيئية nn. وهكذا [7]
كم عدد الروابط باي في الروابط الثلاثية
تتكون
الروابط التساهمية
دائمًا من رابطة سيجما واحدة، ويمكن أن يكون لديهم بعد ذلك روابط pi إضافية حول رابطة سيجما المركزية، حيث تشكيل روابط مزدوجة أو ثلاثية.
- سيكون للرابطة المزدوجة سيجما ورابطة بي: 1 σ + 1 π
- سيكون للسند الثلاثي 1 σ + 2 π
- رابطة رباعية سيكون لها 1 σ + 3 π ، وهلم جرا. [8ً]
رمز رابطة باي
الرابطة باي (الرابطة π)
